Der N-Faktor auf dem Sprung

von Dirk Jarzyna

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20.11.2007

802.11n – Die junge 802.11n-Spezifikation des IEEE, derzeit in der Draft-2.0-Version, enthält viele technische Verbesserungen und Erweiterungen, welche die Performance erhöhen und die Reichweiten von Wireless-Geräten vergrößern.

Die Anzahl der Produkte, die Wi-Fi-Connectivity versprechen, nimmt stetig zu. Gleichzeitig verabschieden sich immer mehr Haushalte und kleine Unternehmen von ihren verkabelten Netzwerken und greifen zu Wireless-Lösungen. Der Standard für Wireless-Netzwerke war lange Zeit 802.11g. Der Standard

802.11n befindet sich zwar noch im Beta-Stadium, hat aber bereits begonnen, die 802.11g-Spezifikation abzulösen. Kein Wunder, denn 802.11n verspricht höhere Geschwindigkeiten und größere Reichweite.


802.11n baut natürlich auf dem alten Standard auf, bringt aber ein wichtiges neues Feature mit sich: Multiple-Input/Multiple-Output (Mimo), zu Deutsch etwa mehrfache Ein- und Ausgabe.

In der Geschichte der Funkübertragung war das Phänomen der Multipfad-Interferenz stets ein Problem. Von Wänden und anderen Hindernissen zurückprallende Funksignale verringern die Übertragungsreichweite und erzeugen die gefürchteten Funklöcher. Mimo-Funktechnik ändert dies und macht Multipfad zum Freund. Mimo bringt mehr Performance und größere Reichweite. Das Resultat ist eine robustere Funktechnik, welche die Anforderungen selbst des anspruchsvollsten Netzwerkbenutzers erfüllt. Das räumliche (spatial) Multiplexing von Mimo ist die signifikanteste Verbesserung im 802.11n-Standard.

Unter Verwendung mehrerer Transmitter-/Antennen-Ketten und fortgeschrittener digitalen Signalverarbeitung haben Ingenieure fast lineare Performanceverbesserungen demonstriert. Die Anzahl der in Clients und Access-Points (APs) eingesetzten Sender und Antennen wird variieren – die Hersteller müssen zwischen Kosten, physischem Platz und Strombedarf abwägen. Die meisten anfänglichen Clientimplementationen werden vermutlich Mimo-Designs mit zwei Sender-/Empfänger-Ketten haben, während APs zwei oder drei solcher Ketten besitzen werden. Zu beachten ist, dass Dual-Band-Angebote tatsächlich separate Sender/Empfänger pro Band haben, viele Mimo-Komponenten aber von den Frequenzbändern gemeinsam genutzt werden. Der 11n-Standard unterstützt vier Bänder.

Während Mimo die wichtigste architektonische Erweiterung in 802.11n darstellt, enthält der Standard zusätzliche Feature-Erweiterungen auf der Bitübertragungsschicht (Physical-Layer), welche die Performance deutlich anschieben sollen. Die bemerkenswerteste Verbesserung dabei ist die Unterstützung von 40-MHz-Funkkanälen, welche die doppelte (theoretische) Kapazität existierender 802.11-Funkkanäle haben. Transmit-Beamforming wird 802.11n-APs erlauben, Übertragungsmuster dynamisch zu konzentrieren, was sowohl 11n- als auch Legacy-Clients Raten-/Reichweiten-Vorteile bietet. Maximal-Ratio-Combining (MRC) wird die Empfangsempfindlichkeit des Senders/Empfängers erhöhen und damit die Reichweite nochmals vergrößern.

Neben den Erweiterungen auf der Bitübertragungsschicht verbessert 802.11n auch den Schicht-2-MAC-Standard. Neue Fähigkeiten sind unter anderem Frame-Aggregation, Block-Bestätigungen und geringeres Inter-Frame-Spacing. All dies reduziert den Overhead und erhöht den Durchsatz. Einige Verbesserungen hat auch die 802.11-Enegrieverwaltung erfahren. Noch nicht klar ist allerdings, ob diese zu einer gesteigerten Batterielebensdauer führen werden, denn die mehrfachen Sender-/Empfängerketten von Mimo benötigen selbst mehr Energie.

Eine weitere Steigerung der Fähigkeiten gegenüber einem Legacy-Router (a/b/g) bietet 802.11n durch Nutzung des 5-GHz-Spektrums. Dies verringert die Interferenzprobleme, die es üblicherweise mit 802.11g-Routern gibt, die das 2,4-GHz-Spektrum nutzen.

Im Lauf der vergangenen Jahre hat das IEEE eine Reihe von Aktualisierungen für die N-Spezifikation veröffentlicht: von Prä-N über Draft-N bis zum heutigen Stand der Entwicklung, Draft 2.0. Allgemein gesagt, neuere Router arbeiten mit dieser Draft-2.0-Spezifikation, die das Resultat Tausender kleiner Verbesserungen der vorausgegangenen Versionen ist. Der 802.11n-Standard wurde vom IEEE noch nicht genehmigt. Natürlich können sich bis zur Verabschiedung des endgültigen Standards noch Änderungen ergeben, aber diese werden sich in den heute aktuellen N-Geräten sehr wahrscheinlich durch Firmware-Upgrades implementiert lassen.

dj@networkcomputing.de